Številka Frow, kako se izračuna, in primeri

On Froce številka V hidravliki opozarja na razmerje med inercialnimi silami in gravitacijskimi silami za tekočino. Zato je to način, kako določiti naslednji količnik:

Kje_F To je zapis za Froduce Number, brezdimenzionalno količino, ki ji je bilo dano to ime v počastitev hidravličnega inženirja in izjemnega britanskega mornariškega arhitekta Williama Froudea (1810-1879). Froe.

Slika 1. Številka drgnjenja je potrebna za označevanje pretoka vode skozi odprti kanal, na primer jarek. Vir: Pixabay.

V delovanju valov, ki jih povzroči ladja pri krmarjenju ali toku na stebru mostu, so sile vztrajnosti in gravitacije prisotne.

Številka drgnjenja je še posebej pomembna za označevanje pretoka tekočine v odprtem kanalu. Odprta cev ali kanal je kanal, katerega zgornja površina je odprta za atmosfero. V naravi je veliko primerov v obliki rek in vodnih tokov.

In v človeških konstrukcijah imamo:

-Gutters in odtoki v ulicah in stavbah za vožnjo deževnice.

-Dejanja za namakanje.

-Odlagališča in odtoki.

-Hladilni kanali za industrijske stroje.

To so vsi primeri cevi, odprtih za atmosfero, v katerih je treba pri karakterizaciji toka vedno upoštevati številko drgnjenja.

[TOC]

Izračun številke

Razmerje, navedeno na začetku, med vztrajnimi silami in gravitacijskimi silami, ima naslednjo obliko, odvisno od parametrov tekočine:

Lahko vam služi: fizična usmeritev: značilnosti, vrste, primeri in vaje

 V tej enačbi ρ predstavlja gostoto tekočine, v njene hitrosti, g Vrednost pospeška gravitacije in L je pomembna linearna dimenzija sistema, ki je analizirana.

Prejšnja enačba ali njen kvadratni koren je številka drgnjenja:

V primeru jadranja ladje je L dolžina vodne črte in za tok v odprtem kanalu je l globina toka ali hidravlične globine.

Froce številka za odprto cev

Kot je razloženo na začetku, je pretok vode po kanalih, odprtih za ozračje. V teh primerih se izračun drgnjene številke opravi z uporabo naslednje formule:

 Ali enakovredno:

N_F = v /(gy_h) ^½

Kje  in_h To je hidravlična globina, v To je povprečna hitrost toka in g Je vrednost pospeška gravitacije. Hidravlična globina se izračuna na naslednji način:

in_h = A/T

V tej formuli A predstavlja neto površino preseka, T pa je širina površine brez tekočine, ki je izpostavljena atmosferi, na vrhu kanala ali cevi. Velja za pravokotni kanal ali dovolj konstantno in konstantno globino.

Pomembno je poudariti dejstvo, da je NF brez dimenzijskega, potem izdelek Gy_h Mora biti kvadrat hitrosti. Dejansko je mogoče dokazati, da:

c_tudi² = gy_h

S c_tudi Kot hitrost širjenja površinskega vala je analogna s hitrostjo zvoka v tekočini. Zato je številka drgnjenja analogna tudi Machovi številki, ki se pogosto uporablja za primerjavo hitrosti letal s hitrostjo zvoka.

Vam lahko služi: trenutna hitrost: definicija, formula, izračun in vaje

Vrste pretoka glede na številko Froce

Pretok tekočine v odprtem kanalu je razvrščen v tri režime, glede na vrednost n_F:

-Ko n_F < 1, se tiene un movimiento en régimen lento o subkritično.

-Brez_F = 1 Pokliče se tok Kritični tok.

-Končno, če imate n_F > 1 Gibanje se izvaja v hitrem režimu oz nadkritično.

Številka Frow in Reynoldsova številka

Reynolds n številka_R To je še ena zelo pomembna količina brezdimenzij pri analizi pretoka tekočin, skozi katero je znana, ko se tekočina obnaša laminat in kdaj je burno. Ti koncepti so uporabni za oba toka v zaprtih in odprtih kanalih.

Pretok je laminarni, ko se tekočina nežno in urejena v plasteh, ki niso mešane. Po drugi strani je za turbulenten tok značilen, da je kaotičen in zmeden.

Eden od načinov, da ugotovite, ali je pretok vode laminarni ali burni, vbrizga tok črnila. Če je pretok laminarni, tok črnila teče ločeno od vode, če pa je turbulenten pretok.

Slika 2. Laminarni pretok in turbulenten pretok. Vir: Wikimedia Commons. Seralepova [cc by-sa 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)]

V tem smislu ima pri združevanju učinkov številke toka z učinki Reynoldsa številka ena:

-Subkritični laminar: n_R < 500 y N_F < 1

-Subkritična turbulentna: n_R > 2000 in n_F < 1

-Superkritični laminar: n_R < 500 y N_F > 1

-Nadkritična turbulentna: n_R > 2000 in n_F > 1

Ko se v prehodnih regijah pojavijo tokovi, je bolj zapleteno, da jih opisujemo zaradi njihove nestabilnosti.

Vam lahko služi: konveksno ogledalo

Rešen primer

4 m široka reka in 1 m globoka ima 3 m tok³ /s. Ugotovite, ali je tok subkritičen ali nadkritičen.

Rešitev

Najti vrednost n_F Potrebno je vedeti hitrost rečnega toka. Izjava nam daje tok, znan tudi kot hitrost hitrosti, ki je odvisen od prečnega prereza in hitrosti toka. Tako je izračunano:

Q = a.v

Kje Q To je tok, Do To je prerez -sekcijsko območje in V je hitrost. Ob predpostavki pravokotnega območja preseka:

A = širina x globina = 4 m x 1 m = 4 m²

Potem je hitrost V:

v = q/a = 3 m³ / s / 4 m²= 0.75 m/s

Hidravlična globina v primeru pravokotne cevi sovpada z globino, zato nadomešča vrednosti v n enačbi_F, z in_h = 1 m in G = 9.8 m/s² Imaš:

N_F = v /(gy_h) ^½ = 0.75 m / s / (9.8 m/s² x 1m) ^½ = 0.24. 24

Ker n_F Je manj kot 1, tok ima subkritično vedenje, torej počasnega režima.

Reference

1. Cimbala, c. 2006. Mehanika tekočin, osnov in aplikacij. MC. Graw Hill.
2. Franzini, j. 1999. Mehanika tekočine z uporabo je v inženirstvu. MC. Graw Hill.
3. Mott, r.  2006. Mehanika tekočine. 4. Izdaja. Pearson Education. 
4. Bela, f. 2004. Mehanika tekočine. 5. izdaja. MC Graw Hill. 
5. Wikipedija. Froce številka. Okrevano od: je.Wikipedija.org.